JP3783625B2

JP3783625B2 - 制御装置

Info

Publication number: JP3783625B2
Application number: JP2001531190A
Authority: JP
Inventors: 康裕白石; 和也大村
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1999-10-20
Filing date: 1999-10-20
Publication date: 2006-06-07
Anticipated expiration: 2019-10-20
Also published as: EP1150406A1; CN1214503C; DE69942673D1; WO2001029946A1; KR20010107996A; US7057629B1; EP1150406B1; CN1329768A; KR100579768B1; EP1150406A4; TW476186B

Description

【技術分野】
【０００１】
この発明は、モータを可変速駆動するインバータ装置、サーボ駆動装置などの制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
第５図は従来のインバータ装置の構成を示すブロック図である。
図において、１０はインバータ主回路、１１は交流電圧を直流電圧に変換するコンバータ部、１２は直流電圧を平滑するコンデンサ、１３はトランジスタとダイオードから構成され、直流電圧を交流電圧に変換するインバータ部であり、コンバータ部１１、コンデンサ１２およびインバータ部１３によりインバータ主回路１０が構成される。１４はインバータ部１３からの出力により可変速駆動されるモータである。
また、２０は外部とのインターフェイスを持ち、インバータ部１３を制御するインバータ制御回路、２１は不揮発性メモリ、２２は周波数やパラメータ等の設定・表示を行う操作パネル、３０は不揮発性メモリ２１、操作パネル２２と各々接続され、操作パネル２２から入力される情報および不揮発性メモリ２１に格納された情報に基づいて各種演算をするマイクロコンピュータ（以下、ＣＰＵと記す）である。
【０００３】
また、操作パネル２２は、データを表示するための表示部２３、表示データの選択、変更、確定、インバータ装置の運転・停止等の操作を行うためのキー群２４、回転角に応じて、０Ｖから５Ｖまで電圧を変化させ出力する可変抵抗器２５から構成される。
【０００４】
また、ＣＰＵ３０において、３１は操作パネル２２上のキー群２４から与えられるＯＮ／ＯＦＦの信号を読み取るキー入力手段、３２は操作パネル２２上の可変抵抗器２５から入力されるアナログ値を検出し、デジタル化する可変抵抗値入力手段、３３はキー入力手段３１と可変抵抗値入力手段３２から得た入力信号を解析し、外部からの入力に応じたデータを出力するコントロールパネル制御手段、３４は操作パネル２２上の表示部２３を制御する表示手段である。
３５はコントロールパネル制御手段３３から得た情報に基づいてインバータ部１３のトランジスタをＯＮ／ＯＦＦ制御することにより、インバータ装置の起動、停止、出力周波数の変更等の制御を行うインバータ制御手段であり、出力周波数、出力電流等の表示部２３に出力するデータを作成し、コントロールパネル制御手段３３にデータを受け渡す。
また、３６は不揮発性メモリ２１のデータを読出し、書込みをするためのメモリ交信手段であり、コントロールパネル制御手段３３は必要に応じて、メモリ交信手段３６に対し、不揮発性メモリ２１のデータの読出し、書込みを要求する。
ＣＰＵ３０は内部にあらかじめソフトウエアにて構成されたキー入力手段３１、可変抵抗値入力手段３２、コントロールパネル制御手段３３、表示手段３４、インバータ制御手段３５およびメモリ交信手段３６により構成される。
【０００５】
次に従来装置の動作について説明する。
電源からインバータ装置に電圧が供給されると、ＣＰＵ３０はメモリ交信手段３６によって不揮発性メモリ２１のデータを読み取り、該当するパラメータの情報に基づき、コントロールパネル制御手段３３にて、適切なデータを表示部２３に出力する。表示部２３には通常、インバータ出力周波数を表示しておき、現在のインバータ装置の状態（運転状態、停止状態）、また運転状態であれば何Ｈｚで運転しているかが分かるようにしている。
【０００６】
出力周波数を変更する場合には、可変抵抗器２５にてアナログ値で変更する場合と、キー群２４中の“△”キーおよび“▽”キー（図示せず）のキー操作にてデジタル値で変更する場合との２パターンがある。これら２つの運転モードのパターンは、キー群２４中の“運転モード切換”キー（図示せず）にて選択可能である。
【０００７】
可変抵抗器２５にて出力周波数を変更する場合には、まず“運転モード切換”キーにてアナログ運転モードを選択する。その情報はキー入力手段３１から操作パネル２２に受け渡され、インバータ制御手段３５の内部の状態に応じて運転モードの変更が行われる。次に可変抵抗器２５の操作が行われると（周波数設定時、時計方向に回転させると周波数設定値が増加する）、可変抵抗値入力手段３２は、可変抵抗器２５から入力される電圧を検出し、内部でデジタル値に変換する。デジタル化されたデータは、コントロールパネル制御手段３３に受け渡され、あらかじめ不揮発性メモリ２１に保存されている校正値データに応じて、設定周波数値に変換される。
【０００８】
可変抵抗器での設定により出力周波数の変更をする場合に、出力周波数は可変抵抗器での設定後、一定の加減速時間で設定値に到達するために、目標の値に対してオーバーシュートを起こしたり、さらに再び合わせようとしてアンダーシュートが生じたりして、なかなか目標の値に合わせずらいという現象が生じがちであった。また、可変抵抗器での設定により出力周波数の変更をする場合に、６０．０Ｈｚといったような端数のない値にぴったり固定するのが困難であった。
【０００９】
また、設定周波数をデジタル値で設定する場合には、上記と同様にして、まず運転モードをデジタル運転モードに切換え、次に、操作パネルの状態を遷移させるための“ＭＯＤＥ”キー（図示せず）を押すなどの操作によって、表示／操作モードをモニタモードから周波数設定モードに変更する。そして、キー群２４中の“△”キーおよび“▽”キーにて値を変更する。変更中の値は随時、表示部２４に表示するので、オペレータは表示部２４の値を見ながら“△”キーおよび“▽”キーを押して設定値を変更し、任意の値に設定した後に、変更後の数値を確定させる為の“ＳＥＴ”キー（図示せず）を押すなどの操作にて、その値を確定させる。
【００１０】
コントロールパネル制御手段３３は、オペレータが操作パネル２２で入力した内容を、随時キー入力手段３１およびボリューム入力手段３２を経由して読み込む。例えば、コントロールパネル制御手段３３は、キー入力手段３１からの信号によって、インバータ装置の起動指令が入力されたことを検知すると、インバータ制御手段３５に情報を受け渡し、インバータ制御手段３５は出力周波数および出力電圧の算出を開始する。また、ボリューム入力手段３７にてアナログ値の入力の変化が検出されれば、コントロールパネル制御手段３３は、アナログ信号に応じて設定周波数を変化させ、インバータ制御手段３５に情報を受け渡し、インバータ制御手段３５は設定周波数に応じて出力周波数および出力電圧を変化さる。
【００１１】
キーによる出力周波数の設定に関しては、まず、キー群２４は、出力周波数モニタモード、周波数設定モードまたはパラメータ設定モード等（図示せず）のモード状態を遷移させる為の“ＭＯＤＥ”キーを有しており、“ＭＯＤＥ”キーが入力されるごとにキー入力手段３１はその情報をコントロールパネル制御手段３に伝える。
【００１２】
周波数設定モードでは、まず表示部２３に現在の設定周波数の表示を行い、“△”キーおよび“▽”キーが入力されれば、キー入力手段３１はキーが押されている時間あるいはキーが押された回数を計測し、変化量をコントロールパネル制御手段３３に受け渡す。コントロールパネル制御手段３３は、変化量に相当する周波数の変化分Δｆを計算し、現在の設定周波数に加算し、表示手段３４にデータを受け渡し、そこで変換した文字データを表示部２３に出力する。そして、キー群２４中で確定の意味を持つ“ＳＥＴ”キーが入力されると、その情報は、キー入力手段３１を介してコントロールパネル制御手段３３に伝えられ、コントロールパネル制御手段３３は設定周波数を現在のデータに更新する。更新された設定周波数データはインバータ制御手段３５に受け渡され、ソフトウェア処理のサイクルタイム毎に、加減速時間に応じた出力周波数が算出される。そして、出力周波数は、インバータ制御手段３５内部で、インバータ部１３のトランジスタをＯＮ／ＯＦＦするための信号に変換され、最終的にインバータ部１３に出力される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
上記のような従来のインバータ装置では、可変抵抗器による出力周波数設定の場合には、すばやく周波数設定値にぴったり固定させるのが困難であるという問題点があった。また、デジタル設定の場合には、一旦周波数設定モードに切り換えた後、“△”キーおよび“▽”キーにて設定値を変更しなければならないという問題点があった。
【００１４】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、インバータ装置の出力周波数の変更を容易にかつ迅速に行え、かつ周波数の変更の際の行き過ぎによる出力周波数のふらつきを無くすことを目的とする。
また、可変抵抗器で設定値を変更する際には、その操作を容易にかつすばやく行うことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
この発明の制御装置は、出力周波数および周波数設定値を表示する表示部と、運転状態を表示するモニタモードまたは各種データを設定する設定モードなどの操作モードを選択する操作モード選択キー、設定値を確定するための確定キーまたは数値キーなどのキー群と、を有する制御装置において、手動でハンドルを回転して指令パルスを発生させる手動パルス発生器と、この手動パルス発生器から出力されたパルスを計測し、単位時間当たりのパルスの変化量を算出するパルス入力手段と、このパルス入力手段から出力された単位時間当たりのパルスの変化量を基に出力周波数を算出するコントロールパネル制御手段と、を備えたものである。

【００１６】
また、前記コントロールパネル制御手段は、操作モードが設定モード以外であっても、前記パルス入力手段からデータの出力があった場合は設定操作可能としたので、操作モードを設定モードに切換える必要がなく、出力周波数の設定操作が容易にできる。
【００１７】
また、前記コントロールパネル制御手段は、単位時間当たりのパルス変化量に対応して、パルス変化量と周波数設定値の変化量との倍率を変えるようにしたので、出力周波数の設定が迅速にできる。
【００１８】
さらに、前記手動パルス発生器の操作停止後、一定時間は直前のパルス変化量と周波数設定値の変化量との倍率を維持するようにしたので、出力周波数の設定時の設定値がオーバした場合に修正が迅速にできる。
【００１９】
また、前記手動パルス発生器を操作して設定された設定値を前記確定キー入力後有効とするようにしたので、目標設定値近辺においての調整による出力周波数のふらつきを無くすことができる。
【発明の効果】
【００２０】
この発明の制御装置は、出力周波数および周波数設定値を表示する表示部と、運転状態を表示するモニタモードまたは各種データを設定する設定モードなどの操作モードを選択する操作モード選択キー、設定値を確定するための確定キーまたは数値キーなどのキー群と、を有する制御装置において、手動でハンドルを回転して指令パルスを発生させる手動パルス発生器と、この手動パルス発生器から出力されたパルスを計測し、単位時間当たりのパルスの変化量を算出するパルス入力手段と、このパルス入力手段から出力された単位時間当たりのパルスの変化量を基に出力周波数を算出するコントロールパネル制御手段と、を備えたので、出力周波数の設定が容易にできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
実施の形態１．
第１図はこの発明の一実施の形態によるインバータ装置の構成を示すブロック図である。図において、１０〜１４、２１、２３、２４、３１、３４〜３６は従来装置としての第５図と同様であり、その説明を省略する。１は手動でハンドルを回転して指令パルスを発生させる手動パルス発生器、２は操作パネル、３はパルス入力手段、４はコントロールパネル制御手段、５はＣＰＵ、６はインバータ制御回路である。
【００２２】
第１図は、従来装置としての第５図における可変抵抗器２５を手動パルス発生器１に置き換えるとともに、関連して可変抵抗値入力手段３２をパルス入力手段３に置き換えたものである。
手動パルス発生器１は、回転に応じてパルスを発生させるエンコーダ機能を有しており、周波数の設定あるいはパラメータの設定において、時計方向の回転でデータ値を増加させ、反時計方向の回転でデータ値を減少させるというように使用される。
【００２３】
次に動作について説明する。
電源からインバータ装置に電圧が供給されると、ＣＰＵ５は不揮発性メモリ２１のデータをメモリ交信手段３６によって読み取り、該当するパラメータの情報に基づき、コントロールパネル制御手段４にて、適切なデータを表示部２３に出力する。表示部２３では、通常はインバータ出力周波数を表示するようになっているが、出力周波数を変更するために手動パルス発生器１を回転させると、パルス入力手段３はパルスの変化を捉え、コントロールパネル制御手段４に情報を受け渡す。コントロールパネル制御手段４は、現在の操作モードがモニタモードであれば、手動パルス発生器１からのパルスの入力を受けて、操作モードを周波数設定モードに変更する。
また、パルス入力手段３はエンコーダパルスを計測し、変化量をコントロールパネル制御手段４に受け渡す。コントロールパネル制御手段４は、変化量に相当する周波数の変化分Δｆを計算し、現在の設定周波数に加算し、表示手段３４にデータを受け渡し、そこで変換した文字データを表示部２３に出力する。
【００２４】
オペレータは、表示部２３の値を見ながら手動パルス発生器１を用いて設定値を変更し、変更後に数値を確定させるための“ＳＥＴ”キーを入力する。
そして、“ＳＥＴ”キー入力時の設定値情報は、キー入力手段３１を介してコントロールパネル制御手段４に伝えられ、コントロールパネル制御手段４は設定周波数を現在のデータに更新する。同時にコントロールパネル制御手段４は、“ＳＥＴ”キー入力後は、操作モードをモニタモードに戻し、モニタ値データを表示手段３４に受け渡す。
【００２５】
更新された設定周波数データはインバータ制御手段３５に受け渡され、ソフトウェアのサイクルタイム毎に、加減速時間に応じた出力周波数が算出される。そして、出力周波数は、インバータ制御手段３５内部で、トランジスタをＯＮ／ＯＦＦするための信号に変換され、最終的にインバータ部１３に出力される。
【００２６】
第２図はこの発明の一実施の形態によるインバータ装置の周波数設定の処理を示すフローチャートである。
ステップＳ１で、現在の操作モードがモニタモードか否かを確認し、モニタモードである場合、続いてステップＳ２で手動パルス発生器回転中か否かを確認する。手動パルス発生器回転中でない場合はステップＳ３で操作モードをモニタモードにする。
【００２７】
また、ステップＳ２の判定で手動パルス発生器回転中であった場合は、ステップＳ４で操作モードを周波数設定モードに変更し、続いてステップＳ５でパルス変化量に合わせて設定値データを変更する。
【００２８】
ステップＳ１の判定で、現在の操作モードがモニタモードでない場合には、続いてステップＳ６で周波数設定モードか否かを確認し、周波数設定モードでない場合にはステップＳ７で他のモード処理をする。
また、ステップＳ６の判定で現在の操作モードが周波数設定モードである場合には、ステップＳ８で手動パルス発生器停止中か否かを確認し、手動パルス発生器停止中でない（手動パルス発生器回転中）場合は、ステップＳ４に進み、操作モードを周波数設定モードに変更する。
【００２９】
ステップＳ８の判定で手動パルス発生器停止中の場合には、続いてステップＳ９で手動パルス発生器の操作停止後５秒経過したか確認し、５秒経過した場合は、ステップＳ３に進み操作モードをモニタモードに変更する。
ステップＳ９の判定で、手動パルス発生器の操作停止後５秒経過していない場合はステップＳ１０で時計をカウントアップする。
【００３０】
第３図はこの発明の一実施の形態によるインバータ装置における手動パルス発生器での周波数設定において、単位時間中に取り込んだパルス数と設定周波数の数値の変化量との関係を示すテーブルである。
単位時間中に取り込んだパルス数によって周波数設定値変化量を変えるようにしたもので、図では単位時間中に取り込んだパルス数（パルス数／１００ｍＳ）が１〜５までは、通常設定モードとして、
１〜５パルス数／１００ｍＳの場合：周波数設定値変化量を０．１〜０．５とし、
また、単位時間中に取り込んだパルス数（パルス数／１００ｍＳ）が６〜１０までは、加速設定モードとして、
６パルス数／１００ｍＳの場合：周波数設定値変化量を１．０、
７パルス数／１００ｍＳの場合：周波数設定値変化量を２．０、
８パルス数／１００ｍＳの場合：周波数設定値変化量を３．０、
９パルス数／１００ｍＳの場合：周波数設定値変化量を４．０、
１０パルス数／１００ｍＳの場合：周波数設定値変化量を５．０とした例を示した。
【００３１】
コントロールパネル制御手段４では、周波数の変化分Δｆは、手動パルス発生器のダイヤルを回した速度、すなわち単位時間中に取り込んだパルスの量に比例させており、手動パルス発生器１をゆっくり（例えば、第３図で１パルス数／１００ｍＳ）回せば、０．１Ｈｚずつしか変化しない（通常設定モード）が、早く（例えば、第３図で６〜１０パルス数／１００ｍＳ）回せば、その速度に応じて変化量を増やす（加速設定モード）ようにしている。
【００３２】
第４図はこの発明の一実施の形態によるインバータ装置における周波数設定処理を示すフローチャートである。
ステップＳ２１で、前回処理から１００ｍＳ経過したか確認し、前回処理から１００ｍＳ未満であれば、ステップＳ２２で時計Ａをカウントアップする。
ステップＳ２１の確認で前回処理から１００ｍＳ経過していた場合には、ステップＳ２３で手動パルス発生器１からパルスを読込み、
変化量＝今回パルス数 − 前回パルス数
を計算する。
【００３３】
ステップＳ２４で変化量の有無を確認し、変化量＝０でない場合には、続いてステップＳ２５で変化量絶対値≧６か否かを確認し、変化量絶対値＜６の場合はステップＳ２６で、設定モードを通常設定モードにする。
ステップＳ２５の判定で変化量絶対値≧６の場合は、ステップＳ２７で設定周波数ｆの最小桁の値を０クリアし、ステップＳ２８で設定モードを加速設定モードにする。
実際のインバータ装置における出力周波数は、６０．３Ｈｚ等の端数を持った数値を設定するよりも、６０．０Ｈｚ等の端数のない数値を設定する場合が多いため、単純に参照したテーブルの値を単純に加算するのではなく、まず端数を切り捨ててから、加速設定モードに移行し、端数のない数値を加算するようにする。
ステップＳ２９で設定値変化量をテーブル参照する。
【００３４】
ステップＳ２４の判定で変化量＝０の場合には、続いてステップＳ３０で変化量＝０の状態が０．５秒以上続いているか否かを確認し、変化量＝０の状態が０．５秒以上の場合には、ステップＳ３１で設定モードを通常設定モードにする。
ステップＳ３０の判定で変化量＝０の状態が０．５秒未満であった場合は、ステップＳ３２で時計Ｂをカウントアップし、ステップＳ３３で設定値変化量を０クリアする。
【００３５】
手動パルス発生器１を使用して目標値が大きい数値（例えば、６０Ｈｚ）を設定する場合、ダイヤル１目盛当たりの変化量が大きい加速設定モードを使用することになる。ステップＳ３０では、加速設定モードに入った後は手動パルス発生器１のダイヤルの回転が止まっても、変化量＝０の状態が０．５秒未満であった場合は、加速設定モードを維持するようにしたので、手動パルス発生器１の操作で目標値を越えてしまった場合でも、オーバーした点から目標値の６０Ｈｚに加速設定モードの設定値変化量で迅速に戻すことができる。
上述では、制御装置としてインバータ装置の例で説明したが、サーボ駆動装置であっても同様である。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
以上のように、本発明はモータを可変速駆動するインバータ装置、サーボ駆動装置などの制御装置における出力周波数などの変化量を設定する用途に用いられるのに適している。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】第１図はこの発明の一実施の形態によるインバータ装置の構成を示すブロック図である。
【図２】第２図はこの発明の一実施の形態によるインバータ装置の周波数設定の処理を示すフローチャートである。
【図３】第３図はこの発明の一実施の形態によるインバータ装置における手動パルス発生器での周波数設定において、単位時間中に取り込んだパルス数と設定周波数の数値の変化量との関係を示すテーブルである。
【図４】第４図はこの発明の一実施の形態によるインバータ装置における周波数設定処理を示すフローチャートである。
【図５】第５図は従来のインバータ装置の構成を示すブロック図である。

Claims

出力周波数および周波数設定値を表示する表示部と、運転状態を表示するモニタモードまたは各種データを設定する設定モードなどの操作モードを選択する操作モード選択キー、設定値を確定するための確定キーなどのキー群と、を有する制御装置において、
手動でハンドルを回転して指令パルスを発生させる手動パルス発生器と、
この手動パルス発生器から出力されたパルスを計測し、単位時間当たりのパルスの変化量を算出するパルス入力手段と、
このパルス入力手段から出力された単位時間当たりのパルスの変化量を基に出力周波数を算出するコントロールパネル制御手段と、
を備えた、制御装置。
前記コントロールパネル制御手段は、操作モードが設定モード以外であっても、前記パルス入力手段からデータの出力があった場合は設定操作可能としたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の制御装置。
前記コントロールパネル制御手段は、単位時間当たりのパルス変化量に対応して、パルス変化量と周波数設定値の変化量との倍率を変えるようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の制御装置。
前記手動パルス発生器の操作停止後、一定時間は直前のパルス変化量と周波数設定値の変化量との倍率を維持するようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第３項記載の制御装置。
前記手動パルス発生器を操作して設定された設定値を前記確定キー入力後有効とするようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の制御装置。